Pomiar wilgotności gleby

tło

Aby rozpocząć od dawna moją ambicję powrotu do elektroniki, postanowiłem spróbować urządzenia, które mierzy wilgotność gleby w doniczkach, aby ustalić, czy należy je podlać. Celem pierwszego wcielenia jest doprowadzenie do pokazania aktualnego poziomu wody w roślinie (dodanie wody jest czerwone!), Ale oczywiście mam dzikie plany na podlewanie roślin po drodze.

Mój pierwszy dźgnięcie było oparte na instruktażu Garduino , a konkretnie na tym obwodzie tutaj:

Jest to prosty dzielnik napięcia wykorzystujący znany rezystor i dwie elektrody z drutu miedzianego utknięte w ziemi jako urządzenie pomiarowe. Napięcie zmierzone przy A0użyciu ADC na moim Teensy ++ jest proporcjonalne do stosunku rezystancji i mogę wrócić do rzeczywistej rezystancji gruntu.

Jednak w praktyce opór gleby okazał się bardzo duży. Niemal natychmiast po włączeniu urządzenia zmierzony opór gruntu zaczął spadać. (Dzieje się tak również, jeśli włożysz multimetr do instalacji.) Po kilku dniach pomiaru nie mogłem znaleźć użytecznego związku między pomiarami a poziomem wilgotności. Usunięcie sondy i jej sprawdzenie ujawniło znaczny nalot na anodzie. Dla mnie oznacza to, że zachodzi jakaś reakcja chemiczna (elektroliza?). Multimetr mierzy różnicę napięć rzędu kilkudziesięciu miliwoltów: zamieniłem moją elektrownię w akumulator!

Aby uniknąć tego problemu, przeniosłem się do sondy zbudowanej ze śrub ze stali nierdzewnej. Ponieważ są znacznie mniej reaktywne niż miedź, utlenianie powinno stanowić mniejszy problem. Ponadto, aby uniknąć „ładowania” gleby, umieściłem dzielnik napięcia między dwoma pinami wyjścia cyfrowego Teensy. Pomiar odbywa się w następujący sposób:

• Oba piny są utrzymywane na niskim poziomie, gdy nie odbywa się pomiar.
• Wbijam jeden pin wysoko. Czekam jedną milisekundę i mierzę napięcie w środku dzielnika.
• Odwracam napięcia pinów (wysokie <-> niskie), odczekam jedną milisekundę i ponownie dokonam pomiaru. Powinienem teraz zmierzyć uzupełnienie pierwszego pomiaru.
• Oba piny są ponownie obniżane i urządzenie śpi do następnego pomiaru.

Zmniejsza to problem utleniania, ale zmierzony opór gleby wciąż zaczyna spadać, gdy tylko zacznę mierzyć.

Pytanie

1. Czy ktoś może polecić solidną metodę pomiaru wilgotności gleby?
2. Czy ktoś może wyjaśnić, co się tutaj naprawdę dzieje?

Burza mózgów:

Ostatnio czytałem o wykrywaniu pojemnościowym . Czujniki pojemnościowe mają tę wielką zaletę, że można je całkowicie hermetycznie uszczelnić za cienką warstwą plastiku, dzięki czemu nie ma narażonego metalu na korozję. ( „Elektronika i robotyka: Wyczuwasz dotyk przez grubą powierzchnię?” )

Ponieważ nie można przepłynąć prądu stałego przez plastik, czujniki takie muszą wykorzystywać prąd przemienny, jak sugerował Leon Heller.

Niestety, większość dyskusji, które widziałem, dotyczyła odpowiedzi tylko na inteligentne naciśnięcia palcem; jak mało jest dyskusji o wodzie i wilgoci, o tym, jak zmniejszyć wrażliwość czujników pojemnościowych na rozbryzgi wody. ( „Fora Sparkfun: czujniki pojemnościowe i wodoodporność” ). Tak wyraźnie, że są wrażliwe na wodę, więc być może możesz użyć tej „wady” i zamienić ją w funkcję.

Powinieneś używać prądu przemiennego, aby uniknąć polaryzacji elektrod, z układem mostka Wennera.

Jedyną znaną mi metodą pomiaru wilgotności gleby jest użycie tych sond.

Oto jak to robi botanicalls .

Skonstruowałem czujnik wilgotności gleby za pomocą dwóch ocynkowanych gwoździ osadzonych w cylindrze Plaster of Paris. Nie testowałem tego przez wystarczająco długi czas, aby wyciągnąć jakiekolwiek wnioski, ale możesz eksperymentować z tym projektem.

Tynk neutralizuje wszelki kwas w wilgoci, izolując w ten sposób zawartość wilgoci jako zmienną (ale działa również jako rodzaj filtra dolnoprzepustowego!) + Galwanizacja paznokci pomaga zapobiegać ich utlenianiu.

Proszę pisać, jeśli znajdziesz dobre rozwiązanie.

Możesz spróbować użyć czujników Irrometer Watermark. Używam ich teraz do pomiaru wilgotności gleby. Jeśli jesteś zainteresowany, mogę spróbować wykopać schemat.

Poleciłbym czujniki znaku wodnego. Są trwałe i dość łatwe do odczytania. Potrzebujesz dwóch wyjść cyfrowych i jednego wejścia na czujnik.

Podłącz każdy miernik do wyjść, szeregowo z rezystorem 10k. Kiedy chcesz zmierzyć, ustaw jedno wyjście na wysokie, a drugie na niskie. Zmierz napięcie na czujniku. http://www.irrometer.com/pdf/supportmaterial/sensors/voltage-WM-chart.pdf ma wykres zgrubnej kalibracji; musisz ustalić „całkowicie mokry” poziom podstawowy. Ponieważ należy dokładnie zmoczyć glebę po zakopaniu czujnika, i tak byś to zrobił, aby upewnić się, że działa poprawnie.

Używasz dwóch wyjść, ponieważ należy zmienić biegunowość, aby uniknąć korozji.